[發(fā)明專利]一種基于聚乙二醇的表面等離子共振儀芯片及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710064257.3
• 申請日: 2007-03-08
• 公開（公告）號: CN101261226A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬雄明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京宏榮博曼生物科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N33/48
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種表面等離子共振儀芯片，具體地說，是涉及一種基于聚乙二醇的表面等離子共振儀芯片，及其制備方法。

背景技術(shù)

表面等離子共振儀(Surface?Plasma?Resonance?spectroscopy，以下簡稱SPR)是檢測生物分子相互作用的傳感器。由Liedberg等人在1983年提出、并驗(yàn)證了SPR做為生物傳感器在生物醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的設(shè)想，在他們一系列工作的基礎(chǔ)上，瑞典的Pharmacia于1990年向市場推出了第一代商業(yè)化的SPR儀器。目前，SPR已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、臨床診斷、新藥開發(fā)(篩選、機(jī)理研究)、司法鑒定、環(huán)境監(jiān)測、食品安全等領(lǐng)域的檢測，是已被科學(xué)界和工業(yè)界廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法。與酶標(biāo)法相比，SPR檢測法的準(zhǔn)確性更高，可重復(fù)性更高。與使用高壓液相色譜(HPLC)或使用微生物來檢測食品中的維他命的方法相比，SPR檢測法更快更簡便。總之，同其他方法相比較，SPR檢測法具有靈敏度高、操作簡單、可重復(fù)性高、實(shí)時(shí)和免標(biāo)記等優(yōu)點(diǎn)。

通常，表面等離子共振儀由光機(jī)電部分和消耗性的芯片兩部分組成，芯片是該系統(tǒng)的核心。目前占據(jù)了全世界90％以上市場的BIAcore(原Pharmacia)系列SPR，其為用戶提供了可直接使用的芯片，如圖1所示，該芯片是在一玻璃片基1上依次鍍金膜層2、自組裝單層膜3、和羧基化的葡聚糖膜層4。當(dāng)偏振光通過耦合的棱鏡以某一角度照射到該芯片的玻璃上時(shí)，一方面，玻璃產(chǎn)生反射光；同時(shí)，透射過玻璃的光進(jìn)入鍍金層，并與金表面產(chǎn)生的表面等離子體波相互作用，在入射光處于某一特定的角度時(shí)，二者會(huì)產(chǎn)生共振，從而會(huì)造成反射光的強(qiáng)度在該特定的入射角出現(xiàn)最低值。由于表面等離子波發(fā)生共振的角度同金鍍層表面的折射常數(shù)相關(guān)，而該折射常數(shù)又同金表面的物質(zhì)相關(guān)，因此通過檢測反射光強(qiáng)度最低值時(shí)角度的變化，就能間接的檢測金膜表面物質(zhì)的變化。

當(dāng)將表面等離子共振儀用于檢測生物分子相互作用的傳感器時(shí)，為了提高SPR的靈敏度，通常是在金表面通過末端帶羧基的巰基化合物形成自組裝單層膜，然后修飾上一層基質(zhì)材料——羧基化的葡聚糖膜層，從而增加其比表面積，用以固定更多的信號分子。如圖2所示的BIAcore系統(tǒng)中SPR的工作原理示意圖，其核心的芯片是一面鍍金的玻璃片，在金表面上通過修飾的羧基化的葡聚糖膜層，固定一對能發(fā)生特異作用的分子的一個(gè)部分(如配體和受體之一)。通過微流輸送系統(tǒng)將含有上述能發(fā)生特異作用的分子的另一個(gè)部分介質(zhì)輸送到修飾過的金膜表面。當(dāng)介質(zhì)流經(jīng)芯片時(shí)，這對能發(fā)生特異作用的分子特異性結(jié)合，使得金膜表面的局部濃度發(fā)生變化，即金表面的物質(zhì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其折射常數(shù)發(fā)生變化，最終SPR測量到表面等離子波的共振角度發(fā)生變化(從共振角I變化到共振角II)。在文獻(xiàn)1：S；Johnsson，B.J.Chem.Soc.，Chem.Commun.，1990，1526-1528中已經(jīng)證實(shí)了，該共振角度的變化是直接同接到金表面的分子質(zhì)量成正比的，在BIAcore系統(tǒng)中，一個(gè)反應(yīng)單位(resonance?units，以下簡稱RU)對應(yīng)0.0001°最低強(qiáng)度的角度變化。對大多數(shù)蛋白質(zhì)樣品，一個(gè)RU的變化相當(dāng)于在芯片表面發(fā)生1pg/mm²的變化。

但是，這類使用羧基化的葡聚糖修飾的芯片的工藝有以下缺點(diǎn)：(1)制備芯片時(shí)的步驟繁多，使得芯片的可控性和重復(fù)性受到影響；(2)在芯片表面固定高分子基質(zhì)時(shí)使用了傳統(tǒng)的“移植到”(“grafting?to”)策略，使得修飾的羧基化的葡聚糖層的密度和厚度均受到限制，從而進(jìn)一步影響到所固定的探測分子；(3)所使用的原料——葡聚糖水凝膠的來源有限，使得芯片的制造成本較高，并且它的防止蛋白質(zhì)非特異性吸附的性能也不能達(dá)到最佳；(4)由于使用了葡聚糖水凝膠，功能基團(tuán)的密度和種類受到限制，衍生難度大；(5)生物信號分子和基質(zhì)間缺乏連接空間(即缺乏Spacer)，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果受生物信號分子的固定形式影響較大。

發(fā)明內(nèi)容